從地表向下一直到毛管層上方的土壤和岩石空隙中未被水充滿的空間中含有的氣體被稱為土 壤氣[1]。按照采樣位置，土壤氣可分為淺層土壤氣、深層土壤氣、底闆下土壤氣 3 類。淺層土壤氣 是指深度較淺的土壤孔隙中的氣體樣品；深層土壤氣又叫近污染源土壤氣，是指污染源附近土壤 孔隙中的氣體樣品；底闆下土壤氣是指建築物底闆下方土壤孔隙中的氣體樣品。

美國、加拿大、澳大利亞、英國等國家在揮發性有機污染 物 (volatile organic compounds， VOCs) 地塊調查評估中将土壤氣作為常規監測指标，并發布了一系列相關土壤氣采樣、監測、數 據分析的技術标準[1-2]。在我國建設用地環境管理領域，土壤氣采樣監測尚處于起步階段，缺乏專 門的技術标準[3]。本文探讨在 VOCs 污染地塊調查中推行土壤氣監測的必要性、應用範圍，以及現 階段在我國污染地塊調查中推廣該技術的局限，提出相應解決思路以供參考。

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土壤氣采樣方法

土壤氣體樣品的采集方式分為主動采樣和被動式采樣。主動式土壤氣采樣需要建設土壤氣監 測井，常見的監測井包括 3 類：1) 鑽孔埋管式監測井；2) 鑽杆直插式監測井；3) 由地下水井改裝 成的土壤氣井[1] (見圖 1)。鑽孔埋管井是使用最廣泛的土壤氣采樣井，其可靠性和采樣精密度較高，可采集較深的土壤氣樣品。然而，鑽孔埋管式監測井的建井流程較複雜，時間和經濟成本也較高。鑽杆直插井的建井速度較快，經濟成本較低，但其采樣深度較淺 (通常不超過 4 m)，而且通常無法長期使用。地下水井改裝的土壤氣井由于篩管位置和長度的問題，用于土壤氣采樣時，采樣精度和代表性較差，一般不推薦使用。

圖 1 3 種類型的土壤氣監測井

土壤氣主動采樣中，常見的樣品保存器具 有 3 種：吸附管、采樣罐、氣袋 (見圖 2)。氣 袋常用于現場快速篩查，而送檢樣品一般用吸 附管或采樣罐收集。采樣罐在北美地區較常 用，而吸附管在歐洲更常用。一般認為，采樣 罐法的采樣效果更好，但該方法采集過程中可 能存在罐污染，影響采樣精度，且會導緻采樣 罐報廢[4]，故吸附管法在我國更為常用。被動 式土壤氣樣品采集指在地表下放置吸附劑，通 過擴散和吸附機制将污染物收集[5-6]。被動采樣 技術仍處于從研究向應用過渡的階段，已有一些場地實測研究證實了該方法的可靠性。然而尚無 國家發布官方土壤氣被動采樣技術規範，故其大規模推廣應用受到限制。

圖 2 3 種土壤氣樣品的常用保存器具

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土壤氣監測相比土壤監測的優勢

目前，我國污染地塊調查評估工作主要依據生态環境部修訂的《建設用地土壤污染狀況調查 技術導則》(HJ 25.1-2019)、《建設用地土壤污染風險管控和修複監測技術導則》(HJ 25.2-2019)、 《建設用地土壤污染風險評估技術導則》(HJ 25.3-2019) 這 3 項技術指南開展。這套方法以土壤監 測為主要工作，并輔以地下水監測。然而，這套方法對 VOCs 理化性質和環境行為的特殊性考慮 不足，可能會遺漏掉某些污染區域，在實踐中出現過“土壤濃度不超标，但存在明顯異味”或“土壤 濃度不超标，但土壤氣濃度超标”等現象[3, 7]。因此，與土壤監測相比，土壤氣監測具有以下優勢。

1) 捕捉 VOCs 污染區域的能力更強。VOCs 在地層中的分布空間異質性較大，有限的土壤監測 點位無法完整反映地層中 VOCs 的污染分布和環境風險。土壤氣是一種流體，氣态 VOCs 在土壤氣中通過擴散、對流等物理機制不斷遷移，因此，VOCs 土壤氣濃度的空間異質性往往小于其土壤濃 度。特别是對于離散點狀分布的小規模污染源，通行的 40 m×40 m 網格布點很容易遺漏這類污染 源。而由于 VOCs 存在擴散遷移特性，通過土壤氣監測捕捉到這類污染源的概率要高很多。筆者 在南方某農藥廠地塊調查中發現，部分堆存在地面的異位土壤及地層原位土壤具有明顯刺激性氣 味，且土壤氣監測發現了 60 多種 VOCs 和半揮發性有機物 (SVOCs)(部分 VOCs 的質量濃度高達幾 萬 μg·m−3)，而土壤檢測報告中污染物濃度均低于 GB 36600-2018 的風險篩選值。這個案例反映出 土壤檢測很有可能遺漏掉地層中的 VOCs 污染源，産生假陰性錯誤。

2) 更準确地反映 VOCs 的氣态擴散遷移過程和呼吸暴露風險。呼吸暴露是地塊 VOCs 最重要的 人體暴露途徑。呼吸暴露定量風險評估中最終決定暴露風險的是氣态 VOCs 的暴露量[1-2]。對于 VOCs 風險的評估，國内通行做法是以《建設用地土壤污染風險評估技術導則》(HJ 25.3-2019) 指南 中的推薦方法，基于相平衡假設通過 VOCs 土壤或地下水濃度計算 VOCs 土壤氣的濃度，然後根據 VOCs 遷移模型 (分室内、室外) 預測空氣中的 VOCs 濃度。已有研究證實，基于相平衡計算出的 VOCs 土壤氣濃度與實測數據差異較大[7-9]。因此，VOCs 土壤氣監測得到的數據，可更準确反映地 層中氣态 VOCs 的分布、氣相遷移過程及呼吸暴露風險[8]。

3) 長期監測成本較低。除土壤氣監測井的建設有一定經濟成本外，土壤氣的采樣監測成本很 低。進行長期監測時，土壤氣監測比反複鑽孔的土壤監測成本更低，且效果更好。因此，土壤氣 監測在企業自行監測及場地長期風險管控方面均能發揮作用。

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土壤氣監測在地塊調查評估中的應用方式

在揮發性有機污染地塊的調查和管理工作中，土壤氣監測的應用方式有以下 6 個方面：

1) 土 壤氣監測數據可作為判斷地塊污染程度的直接依據，據此決定目标地塊是否需要進行詳細調查、 風險評估、修複治理；

2) 土壤氣監測數據可作為地下污染溯源的關鍵指标；

3) 土壤氣濃度數據可 作為輸入參數代入風險評估模型，進行呼吸攝入量、緻癌風險及非緻癌風險的定量風險評估計 算；

4) 土壤氣監測可在地塊修複工程實施及修複效果評估中為修複工程過程監管和修複效果評估 提供直接判定依據；

5) 可幫助涉及揮發類有機物的在産企業自行監測、預警揮發性有機物的洩漏；

6) 在污染地塊長期風險管控中，土壤氣監測可指示土壤和地下水污染狀況、環境風險及其變化趨勢。

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現階段土壤氣監測在我國推廣應用中的局限及解決思路

1) 缺乏土壤氣采樣技術規範。土壤氣采樣過程對于監測數據的影響較大，采樣過程不規範會 降低監測數據的精确性。土壤氣監測在國内尚處于起步階段，相關采樣技術規範缺失，國内調查 評估單位對于土壤氣采樣監測經驗不足，限制了土壤氣監測的推廣應用。建議國家盡快出台土壤 氣采樣技術指南，為污染地塊土壤氣采樣監測提供技術依據。

2) 缺乏專門針對污染地塊土壤氣 VOCs 的分析檢測标準方法。目前，土壤氣監測主要借鑒 《環境空氣 揮發性有機物的測定 吸附管采樣-熱脫附/氣相色譜-質譜法》(HJ 644-2013) 和《環境空 氣 揮發性有機物的測定罐采樣/氣相色譜-質譜法》(HJ 759-2015) 等環境空氣檢測方法，并沒有專門 針對污染地塊氣體 VOCs 的标準監測方法。然而，污染地塊調查中的常見 VOCs 與環境空氣監測的 VOCs 種類差異較大。污染地塊中很多常見 VOCs 的檢測方法并未被環境空氣檢測方法所涵蓋。例 如，污染地塊調查中最常用的《環境空氣 揮發性有機物的測定 吸附管采樣-熱脫附/氣相色譜-質譜 法》(HJ 644-2013) 涵蓋了 35 種 VOCs 的檢測方法，但并不包括氯乙烯、反式-1,2-二氯乙烯、萘、異 丙苯、三溴甲烷、1,1,2-三氯乙烷、六氯乙烷、三氯丙烷類、1-溴-2-氯乙烷、一溴二氯甲烷等污染 地塊可能存在的 VOCs。另外，該标準也不包括可能引起惡臭和異味問題的含硫化合物 (甲硫醇、 甲硫醚、二甲二硫醚、乙硫醇、二硫化碳、硫化氫)、含氮化合物 (甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、氨) 和揮發性農藥。因此，建議相關部門盡快出台針對污染地塊氣體樣品 (土壤氣、室内室外 空氣) 的檢測方法，以覆蓋污染地塊可能存在的揮發性和半揮發性有機物。

3) 缺乏土壤氣環境質量标準或風險篩選值。環境質量标準是進行管理的重要依據。目前，污 染地塊調查評估中土壤監測結果主要參考《土壤環境質量-建設用地土壤污染風險管控标準》(GB 36600-2018) 風險篩選值，地下水監測結果主要參考《地下水質量标準》(GB/T 14848-2017)，但尚無 針對土壤氣的環境質量标準[10]。目前，北京市地方标準《污染場地揮發性有機物調查與風險評估 技術導則》(DB 11T-1278-2015) 是國内唯一能參考的土壤氣 VOCs 質量标準，但其中僅包括 15 種 VOCs 的監測方法，無法涵蓋污染地塊中部分常見 VOCs。因此，建議相關部門盡快出台涵蓋面更 廣的污染地塊土壤氣 VOCs 篩選值标準。

4) 缺乏土壤氣監測結果的分析方法。國内多數調查評估單位對于土壤氣監測結果分析方法的 掌握還很有限。實際上，土壤氣監測數據中蘊含豐富的污染地塊特征信息，利用數學模型等多種 分析方法進行數據分析與解讀，可幫助了解地層污染狀況、評估地塊環境風險、預警可能發生的 洩露污染等重要信息。建議相關部門盡快出台污染地塊土壤氣 VOCs 風險評估技術指南，為合理 使用和科學分析土壤氣監測數據提供依據。

參考文獻

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